يجب تحديد نوع الدائرة التي تستخدمها قبل حساب فرق جهد المقاومة للدائرة. إذا كنت بحاجة إلى مراجعة المصطلحات الأساسية أو الحصول على القليل من المساعدة في فهم الدوائر الكهربائية، فابدأ بالقسم 1 أو انتقل مباشرة إلى الخطوة التي تشرح نوع الدائرة التي تتعامل معها.
خطوات
فهم الدوائر الكهربائية
1 تعرف على التيار. لنفكر في التيار في القياس تخيل أنك تصب كيسًا من حبات الذرة في وعاء. تمثل كل ذرة في هذا المثال إلكترونًا، وتكون شدة الحبة التي تسقط في الوعاء هي التيار. X مورد بحثي Serway، RA و John W. Jewett، Jr.، فيزياء للعلماء والمهندسين مع الفيزياء الحديثة. الطبعة الثامنة. كاليفورنيا بروكس / كول. 2010. كتاب إلكتروني يتحدث عن “التدفق”، يمكنك وصفه بتحديد عدد الخرزات التي تعمل في الثانية. بالحديث عن “التيار” من ناحية أخرى، فأنت تقيس التيار بالأمبير (أو عدد محدد “كبير جدًا” من الإلكترونات التي تدور في الثانية).
2 فكر في الشحنة الكهربائية. تحتوي الإلكترونات على شحنة “سالبة”، مما يعني أنها تنجذب (أو تتجه نحو) الأجسام المشحونة إيجابياً وتتنافر (أو تهرب من) الأجسام السالبة الشحنة. نظرًا لأن جميع الإلكترونات سالبة، تحاول الإلكترونات باستمرار الهروب من الإلكترونات الأخرى لتشتت عندما تستطيع.
3 فهم فرق الجهد. يقيس فرق الجهد الفرق في الشحنة الكهربائية بين نقطتين، وكلما زاد الاختلاف، زاد جذب الجانبين لبعضهما البعض بشكل ديناميكي. فيما يلي مثال على بطارية مستخدمة يوميًا
- تحدث تفاعلات كيميائية داخل البطارية تنتج كمية كبيرة من الإلكترونات، ويتم توجيه هذه الإلكترونات إلى الجانب السلبي، بينما يكون الجانب الإيجابي غالبًا فارغًا (يُطلق على هذين الجانبين الجانب السالب والإيجابي) وكلما طالت مدة هذا، كلما زاد فرق الجهد بين الطرفين.
- عندما يتم توصيل سلك بين المحطات الموجبة والسالبة، يكون للإلكترونات الموجودة في السالب مكان تتجه إليه فجأة ويتم تحرير هذه الإلكترونات إلى الطرف الموجب، مما يؤدي إلى تكوين تيار. كلما زاد فرق الجهد، يتم نقل المزيد من الإلكترونات إلى الطرف الموجب كل ثانية.
4 تعرف على “المقاومة”. المقاومة هي ما تبدو عليه الكلمة على السطح. كلما زادت مقاومة شيء ما، زادت صعوبة مرور الإلكترونات من خلاله، مما يؤدي إلى إبطاء التيار، وبالتالي ينخفض عدد الإلكترونات التي يمكنها المرور خلال كل ثانية.
- المقاومة الكهربائية هي أي شيء في الدائرة ينتج عنه مقاومة. يمكنك شراء “مقاوم” من متجر إلكترونيات على الرغم من أن المقاومة قد تكون شيئًا مثل مصباح كهربائي أو أي شيء آخر له مقاومة في الدائرة.
5 احفظ قانون أوم. هناك علاقة بسيطة جدًا بين فرق التيار والجهد والمقاومة، ويجب كتابة هذه العلاقة لحفظها، لأنك ستستخدمها كثيرًا عند التعامل مع مشاكل الدائرة الكهربائية
- التيار = فرق الجهد / المقاومة.
- عادة ما يكتب هذا على النحو التالي I = V / R
- فكر فيما يحدث عندما تزيد فرق الجهد (V) أو المقاومة (R). هل يتوافق هذا مع ما تعلمته في الشرح السابق
حساب فرق جهد المقاومة (دارة متصلة في سلسلة)
1 افهم “الدائرة المستقيمة”. من السهل التعرف على دائرة السلسلة، فهي عبارة عن سلك يشكل دائرة مغلقة ويتم ترتيب جميع العناصر في صف واحد بحيث يتدفق التيار في الدائرة بأكملها ليمر عبر كل مقاومة أو عنصر بالترتيب.
- دائمًا ما يكون التيار هو نفس القيمة في أي نقطة في الدائرة. X مصدر البحث
- موضع المقاومة في الدائرة ليس مهمًا عند حساب فرق الجهد، حيث يمكنك رفع المقاومات وتحريكها للحصول على نفس فرق الجهد في واحد.
- سنستخدم مثالًا لدائرة بها ثلاثة مقاومات متسلسلة R1 و R2 و R3 ويتم تشغيلها بواسطة بطارية 12 فولت. سنحسب فرق الجهد في كل مقاومة.
2 احسب المقاومة الكلية. أضف جميع قيم المقاومات في الدائرة بحيث تكون النتيجة هي المقاومة الكلية للدائرة.
- لنفترض، على سبيل المثال، أن المقاومات الثلاثة R1 و R2 و R3 لها مقاومات 2 Ω (أوم) و 3 و 5 على التوالي. ستكون المقاومة الإجمالية في هذه الحالة 2 + 3 + 5 = 10 أوم.
3 احسب التيار. استخدم قانون أوم لحساب التيار في دائرة كاملة وتذكر أن قيمة التيار ثابتة في أي مكان في الدائرة ويمكننا استخدام التيار في حساباتنا بعد حسابه بهذه الطريقة.
- ينص قانون أوم على أن I = V / R ونعلم أن الجهد في الدائرة بأكملها هو 12 فولت والمقاومة الكلية 10 أوم. لذا ستكون الإجابة أنا = 12/10 = 1.2 أمبير.
4 قم بتعديل قانون أوم لحساب فرق الجهد. باستخدام الجبر البسيط، يمكننا تعديل قانون أوم لحساب فرق الجهد بدلاً من التيار
- أنا = V / R.
- IR = VR / R.
- IR = V.
- V = IR
5 احسب فرق الجهد في كل مقاومة. نحن نعرف المقاومة ونعرف التيار ولدينا معادلة، لذا دعنا نعوض بالأرقام لحلها. فيما يلي مثالنا المستخدم في حساب فرق الجهد للمقاومات الثلاثة
- فرق جهد المقاومة R1 = V1 = (1.2 أمبير) (2Ω) = 2.4 فولت.
- فرق جهد المقاومة R2 = V2 = (1.2 أمبير) (3Ω) = 3.6 فولت.
- فرق جهد المقاومة R3 = V3 = (1.2 أمبير) (5Ω) = 6.0 فولت.
6 راجع إجابتك. في حالة الدائرة المتتالية، يجب أن يكون مجموع كل الإجابات مساويًا لإجمالي فرق الجهد. X Research Source قم بإضافة جميع الفولتية التي حسبتها ومعرفة ما إذا كنت ستحصل على فرق جهد الدائرة الكاملة. ارجع وابحث عن الأخطاء إذا كانت النتيجة غير صحيحة.
- الحل في مثالنا هو 2.4 + 3.6 + 6.0 = 12 فولت، وهو ما يساوي إجمالي الجهد عبر الدائرة بأكملها.
- إذا وجدت أن النتيجة مختلفة قليلاً (على سبيل المثال، 11.97 بدلاً من 12)، فهذا يعني على الأرجح أنك قمت بتقريب رقم في وقت ما وأن إجابتك صحيحة.
- تذكر أن فرق الجهد يقيس فرق الشحنة (أو عدد الإلكترونات). تخيل أن تحسب عدد الإلكترونات الجديدة التي تراها في الدائرة وأنت تمر بها. يعطي عدهم بشكل صحيح التغيير الكلي في عدد الإلكترونات من البداية إلى النهاية.
حساب فرق جهد المقاومة (دارة متصلة بالتوازي)
1 يفهم “الدوائر المتوازية”. تخيل أن سلكًا يترك أحد طرفي البطارية ثم ينقسم إلى سلكين منفصلين، يعملان بالتوازي مع بعضهما البعض، ثم يجتمعان مرة أخرى قبل الوصول إلى الطرف الآخر من البطارية. إذا كانت هناك مقاومة في السلك الأيسر ومقاومة في السلك الأيمن، فإن المقاومتين متصلتين “بالتوازي”. X مصدر البحث
- يمكن أن يكون هناك أي عدد من الأسلاك في دائرة متوازية، وهذه التعليمات تعمل مع دائرة تقسم إلى 100 سلك تتجمع مرة أخرى.
2 فكر في كيفية تدفق التيار. يتدفق التيار في كل مسار متاح له في الدائرة المتوازية ويتدفق التيار عبر السلك الأيسر، عبر المقاومة اليسرى، إلى الطرف الآخر. في الوقت نفسه، يتدفق التيار عبر السلك الأيمن، من خلال المقاومة المناسبة، إلى الطرف الآخر. هذا لا ينحسر أي جزء من التيار أو يتدفق في مقاومتين متوازيتين.
3 استخدم فرق الجهد الكلي لإيجاد فرق الجهد لكل مقاومة. الحل سهل للغاية إذا كنت تعرف فرق الجهد في الدائرة ككل، لأن كل سلك متوازي له نفس إجمالي جهد الدائرة. X Research Source افترض، على سبيل المثال، أن دائرة بها مقاومين متوازيين متوازية مع بطارية بفرق جهد 6 فولت. سيكون الفرق المحتمل للمقاوم الأيسر في هذه الحالة 6 فولت، والفرق المحتمل للمقاوم الأيمن هو 6 فولت أيضًا، وليس من المهم معرفة قيمة المقاومة. لفهم السبب، ضع في اعتبارك الدوائر المتعاقبة الموضحة أعلاه
- تذكر أن إضافة الفولتية للمقاومات في دارة متسلسلة يؤدي دائمًا إلى إجمالي فرق جهد الدائرة.
- فكر في كل مسار للتيار المتدفق كدائرة متتالية. هذا صحيح أيضًا في الحالة التالية ؛ إذا قمت بحساب الاختلافات المحتملة لجميع المقاومات، فستحصل على إجمالي فرق الجهد.
- نظرًا لأن التيار يمر عبر كل سلك في مقاومة واحدة فقط، يجب أن يكون فرق جهد المقاومة مساويًا لإجمالي فرق الجهد.
4 احسب التيار الكلي للدائرة الكهربائية. إذا لم يخبرك السؤال بجهد الدائرة الإجمالي، فستحتاج إلى إكمال بضع خطوات أخرى. ابدأ بحساب إجمالي التيار الذي يمر عبر الدائرة الكهربائية. في الدوائر المتوازية، إجمالي التيار يساوي مجموع التيار المتدفق في كل مسار متوازي. X مورد بحثي Serway، RA و John W. Jewett، Jr.، فيزياء للعلماء والمهندسين مع الفيزياء الحديثة. الطبعة الثامنة. كاليفورنيا بروكس / كول. 2010. كتاب إلكتروني
- الصيغة الحسابية Itotal = I1 + I2 + I3 …
- إذا كنت تواجه صعوبة في فهم ذلك، فتخيل أنبوب ماء مقسمًا إلى مسارين بحيث يكون إجمالي تدفق المياه هو مجموع تدفق المياه في كل فرع من فروع الأنبوب.
5 احسب المقاومة الكلية للدائرة. لا تكون المقاومات فعالة في الدوائر المتوازية لأنها تحجب التيار في سلك واحد فقط، وكلما زاد عدد الأسلاك، كان من الأسهل على التيار أن يجد طريقه من خلاله. احسب القيمة الإجمالية لـ R في هذه المعادلة لحساب المقاومة الإجمالية
1 / المجموع الكلي = 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3 …
- على سبيل المثال، لدينا دائرة بها مقاومات 2 أوم و 4 أوم على التوازي. 1 / Rtotal = 1/2 + 1/4 = 3/4 → 1 = (3/4) Rtotal → Rtotal = 1 / (3/4) = 4/3 = ~ 1.33 أوم.
6 احسب الفرق المحتمل من إجاباتك. تذكر أن إيجاد فرق الجهد الكلي لدائرة ما يعني أننا وجدنا فرق الجهد لأي سلك موازٍ. احسب مقاومة الدائرة بأكملها باستخدام قانون أوم، وهذا مثال
- دائرة لها تيار 5 أمبير يمر عبرها. قيمة المقاومة الإجمالية 1.33 أوم.
- وفقًا لقانون أوم، أنا = V / R مما يعني أن V = IR.
- V = (5A) (1.33Ω) = 6.65 فولت.
أفكار مفيدة
- إذا كانت لديك دائرة معقدة بها “مقاومات متسلسلة” و “مقاومات متوازية”، فاختر مقاومين قريبين من بعضهما البعض واكتشف المقاومة الكلية فيهما باستخدام قواعد المتسلسلة المناسبة أو المقاومات المتوازية، لذا يمكنك معاملتها بعد ذلك على أنها مقاوم واحد. ثم استمر في فعل الشيء نفسه حتى تحصل على دارة بسيطة بها مقاومات “متسلسلة” أو “متوازية” فقط. X مصدر البحث
- عادة ما يسمى فرق الجهد للمقاوم انخفاض الجهد.
- افهم الشروط
الدائرة الكهربائية تتكون من عناصر (مثل المقاومات والمكثفات والمحاثات) متصلة بأسلاك ويمكن للتيار أن يمر من خلالها.
المقاومات العناصر التي تقلل أو تمنع التيار.
التيار تدفق الشحنة في الأسلاك، بالأمبير.
الفرق المحتمل الطاقة المستهلكة لكل شحنة، ووحدتها فولت.
المقاومة مقياس لمقاومة المادة للتيار الكهربائي، وتُقاس بالأوم (Ω).